(57)【要約】【課題】半導体集積回路をフリップチップ方式で、インターポーザである有機基板に接続させるタイプのボールグリッドアレイパッケージの半導体集積回路装置における放熱性を向上させる。【解決手段】インターポーザとしての有機基板２に半導体集積回路１をフリップチップ方式によって接続してなるボールグリッドアレイパッケージにおいて、半導体集積回路１と有機基板２の間に、半導体集積回路１の回路素子形成部と同等、もしくはわずかに小さいサイズのＣｕまたはＡｌからなる金属板５を挟み込むことにより、半導体集積回路１の熱を、金属板５を介して放熱させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インターポーザとしての有機基板に半導体集積回路をフリップチップ方式によって接続してなるボールグリッドアレイパッケージにおいて、前記半導体集積回路と前記有機基板の間に、前記半導体集積回路の回路素子形成部と同等もしくはわずかに小さいサイズでかつ２３０〜４１０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率が良好な金属板を挟み込むことを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項２】
インターポーザとしての有機基板に半導体集積回路をフリップチップ方式によって接続してなるボールグリッドアレイパッケージにおいて、前記半導体集積回路と前記有機基板の間における前記半導体集積回路の回路素子形成部と同等もしくはわずかに小さい範囲に、２３０〜４１０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率が良好な金属粒子を混入させた樹脂を挟み込むことを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項３】
前記金属粒子として、ＣｕまたはＡｌを用いたことを特徴とする請求項１または２記載の半導体集積回路装置。
【請求項４】
前記有機基板の裏面に搭載するボールをはんだボールより熱伝導率が良好なボールによって形成したことを特徴とする請求項１または２記載の半導体集積回路装置。
【請求項５】
前記有機基板の裏面に搭載するボールをＣｕボールとしたことを特徴とする請求項４記載の半導体集積回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機基板をインターポーザとして用い、かつ半導体集積回路の電極端子と有機基板とをフリップチップ接続工法にて接続させたボールグリッドアレイパッケージタイプの半導体集積回路装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は従来の半導体集積回路装置を示す断面図である。
【０００３】
半導体集積回路１をフリップチップ方式で、インターポーザである有機基板２に接続させるタイプのボールグリッドアレイパッケージでは、半導体集積回路１と有機基板２との導通を得るためにＡｕバンプ３やはんだなどで接続されている。そして、半導体集積回路１と有機基板２との間には、アンダーフィルと呼ばれるエポキシ系の液状封止樹脂４が注入され、その接続信頼性を向上させている。
【０００４】
ところで、半導体集積回路１においては放熱対策が重要であり、半導体集積回路１の熱が放熱されなければ、半導体集積回路１の電気的な特性を悪化させるだけでなく、半導体集積回路装置の破壊をも引き起こすこともある。一般的に半導体集積回路１から生じる熱は、フリップチップ方式でのボールグリッドアレイパッケージでは、半導体集積回路１の裏面から大気中に放射される熱と、液状封止樹脂４、有機基板２、はんだボール７へと熱が伝わって放熱されるものがある。
【０００５】
一般的に、このようなフリップチップ接続工法にてインターポーザと接続されたパッケージにおいては、半導体集積回路１の裏面にＣｕやアルミなどで形成された放熱フィンを貼り付けるなどして、放熱性を良くしているものもある。
【特許文献１】特開２０００−３１３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体集積回路は、年々、拡散プロセスの微細化が進むことにより、半導体集積回路の素子の密度も高密度化、高速化してきている。それに伴い、半導体集積回路から生じる熱も増加傾向となってきている。その反面、半導体集積回路装置自身は小型化しており、半導体集積回路から生じる熱が放熱されにくくなってきている。この半導体集積回路から生じる熱を放熱しなければ、半導体集積回路の電気特性の変動を導くだけではなく、半導体集積回路装置自身においても、半導体集積回路、アンダーフィル樹脂、有機基板などの熱膨張係数の相違により、半導体集積回路装置自身の破壊という危険性も考えられる。
【０００７】
また、アンダーフィル樹脂としてエポキシ系の樹脂を用いた場合、エポキシ系の樹脂の熱伝導率は、０．３〜０．９Ｗ／ｍ・Ｋと低いため、アンダーフィル樹脂４、有機基板２、はんだボール７を介しての放熱性は良好なものとは言えない。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決し、小型でかつ放熱性に優れた半導体集積回路装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、インターポーザとしての有機基板に半導体集積回路をフリップチップ方式によって接続してなるボールグリッドアレイパッケージにおいて、前記半導体集積回路と前記有機基板の間に、前記半導体集積回路の回路素子形成部と同等もしくはわずかに小さいサイズでかつ２３０〜４１０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率が良好な金属板を挟み込むことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、インターポーザとしての有機基板に半導体集積回路をフリップチップ方式によって接続してなるボールグリッドアレイパッケージにおいて、前記半導体集積回路と前記有機基板の間における前記半導体集積回路の回路素子形成部と同等もしくはわずかに小さい範囲に、２３０〜４１０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率が良好な金属粒子を混入させた樹脂を挟み込むことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、前記金属粒子として、ＣｕまたはＡｌを用いたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、前記有機基板の裏面に搭載するボールをはんだボールより熱伝導率が良好なボールによって形成したことを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明において、前記有機基板の裏面に搭載するボールをＣｕボールとしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明の半導体集積回路装置は、半導体集積回路と有機基板の間に、半導体集積回路の回路素子形成部と同等、もしくはわずかに小さいサイズで、Ｃｕ、またはアルミなど２３０〜４１０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率が良好な金属板あるいは金属粒子を挟み込むことにより、放熱性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図１を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、半導体集積回路をフリップチップ方式で、インターポーザである有機基板に接続させるタイプの、ボールグリッドアレイパッケージの半導体集積回路装置の概略を示す断面図である。
【００１７】
まず、インターポーザである有機基板２の半導体集積回路１を搭載する面（以下、表面と称する。また、反対面を裏面と称する）に、半導体集積回路１の回路素子形成部と同等、もしくはわずかに小さなサイズでかつ熱伝導の良い金属板５を取り付ける。この金属板５は、熱伝導率４０３Ｗ／ｍ・Ｋ（＠０℃）のＣｕ、または熱伝導率２３６Ｗ／ｍ・Ｋ（＠０℃）のアルミが望ましいが、少なくともこの２つの金属を含む熱伝導率の範囲、例えば、２３０〜４１０Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の金属であれば適用可能である。
【００１８】
またこの金属板５は半導体集積回路１と有機基板２とをフリップチップ方式で接続させた時の半導体集積回路１と有機基板２との隙間に適合する所望の厚みを有する。なお、金属板５は、Ｃｕめっきなどで所望の厚みまで積み上げて形成する方法でも良い。
【００１９】
有機基板２の裏面には、はんだボール７、Ｃｕボール８が形成されており、有機基板２の内部ははんだボール７が有機基板２の表面に実装される半導体集積回路１の端子と電気的に接続されるように構成されている。また、有機基板２においては金属板５を取り付ける部分にはスルーホール６が形成されている。このスルーホール６には良好な熱伝導率を有する部材が充填されており、有機基板２裏側のスルーホール６上にＣｕボール８が形成されており、有機基板２の裏側へ熱を伝わりやすくし、二次実装するマザーボード基板へも熱が伝導されやすいような構造になっている。
【００２０】
次に、この熱伝導率の良い金属板５に半導体集積回路１の最も発熱する回路素子形成部を接触させ、フリップチップ方式で有機基板２と半導体集積回路１とを接続させる。このときの接合させる方式は、Ａｕバンプ３での接合や導電性ペースト、はんだ接合など特に方式は問わない。ただし、接続時に圧力や超音波エネルギを用いる場合は、半導体集積回路１の回路素子形成部にポリイミドなどの保護膜を形成して有機基板との接続工程において、半導体集積回路１の回路素子部と金属板５との接触により回路素子が破壊されないようにする。
【００２１】
その後、半導体集積回路１と有機基板２との接続箇所の信頼性を向上させるために、接続箇所部に液状封止樹脂４をキャピラリアクションにて塗布し、恒温炉などで液状封止樹脂４を硬化させる。
【００２２】
このように構成したことにより、有機基板２の裏側からの放熱性を向上させることが可能になり、小型でかつ信頼性が高い半導体集積回路装置を得ることができる。また、金属板５と接触している有機基板２のスルーホール６に繋がっている裏面のランドに、はんだより熱伝導の良いＣｕボール８を用いることにより、熱をマザーボード基板側に逃がすことが容易となる。
【００２３】
また、図２のように、熱伝導の良い金属板５の代わりにＣｕやアルミなど、例えば、２３０〜４１０Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の熱伝導率の良い金属粒子を混入させた樹脂１１を用いても良い。この場合においても、金属粒子を入れた樹脂１１の供給範囲は、金属板５と同様に、半導体集積回路１の回路素子形成部と同等、もしくはわずかに小さなサイズとする。
【００２４】
さらに、Ｃｕボール８には、マザーボード基板への二次実装を容易にするために、はんだめっきがされていることが望ましい。また、本実施形態によればスルーホール６にＣｕボール８を接続したが、それに限らず熱伝導の良い金属であれば適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、放熱性を向上させることが可能であるという作用効果を有するようになり、有機基板をインターポーザとして用い、かつ半導体集積回路の電極端子と有機基板とをフリップチップ接続工法にて接続させたボールグリッドアレイパッケージタイプの半導体集積回路装置の分野に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態の半導体集積回路装置を示す断面図
【図２】本発明の他の実施形態の半導体集積回路装置を示す断面図
【図３】従来の半導体集積回路装置を示す断面図
【符号の説明】
【００２７】
１  半導体集積回路
２  有機基板
３  Ａｕバンプ
４  液状封止樹脂
５  金属板
６  スルーホール
７  はんだボール
８  Ｃｕボール
１１  樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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